xác định hàm lượng một số kim loại nặng zn, cd, hg, pb trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ con hàu ở khu vực đầm đề gi huyện phù cát tỉnh bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------LÊ CÔNG QUỐC

Lê Công Quốc

KỸ THUẬT HOÁ HỌC

XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG Zn, Cd, Hg, Pb TRONG ĐỘNG VẬT
THÂN MỀM HAI MẢNH VỎ - CON HÀU Ở KHU VỰC
ĐẦM ĐỀ GI HUYỆN PHÙ CÁT TỈNH BÌNH ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT HOÁ HỌC

2014B
Hà Nội – Năm 2016

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Lê Công Quốc

XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG Zn, Cd, Hg, Pb TRONG ĐỘNG VẬT
THÂN MỀM HAI MẢNH VỎ - CON HÀU Ở KHU VỰC

ĐẦM ĐỀ GI HUYỆN PHÙ CÁT TỈNH BÌNH ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học

Hà Nội – Năm 2016

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. Các kết quả
nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán đƣợc là hoàn toàn
chính xác và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ các công trình nghiên cứu nào.
Hà Nội, ngày 28 tháng 01 năm 2016
Tác giả

Lê Công Quốc

3


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn và tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Văn Hiếu
đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo Bộ môn CN Hữu cơ – Hóa dầu,
Viện Kỹ thuật Hóa học và các Thầy, Cô, bạn bè đồng nghiệp ở Phòng thí nghiệm Công
nghệ lọc hoá dầu và Vật liệu xúc tác hấp phụ, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã
tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện luận văn.
Em xin đƣợc cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Hóa học Trƣờng Đại học Bách Khoa

Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên
cứu.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã
giúp đỡ, động viên em trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày 28 tháng 01 năm 2016
Tác giả

Lê Công Quốc

4


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ 3
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... 4
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. 7
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................... 8
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 9
CHƢƠNG 1 ....................................................................................................................... 15
TỔNG QUAN.................................................................................................................... 15
1.3.1. Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot .................................................................... 23
1.3.2. Các phƣơng pháp phân tích quang phổ ................................................................... 26
1.4. Giới thiệu về đầm Đề gi và đối tƣợng nghiên cứu ..................................................... 35
1.4.1. Đầm Đề gi ................................................................................................................ 35
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................................. 38
CHƢƠNG 2 ....................................................................................................................... 40
NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 40
2.1. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 40

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................ 40
2.2.1. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................ 40
2.2.2. Chuẩn bị mẫu cho phân tích .................................................................................... 41
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích định lƣợng.......................................................................... 44
2.2.4. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích ..................................................... 46
2.2.6. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ................................................................................... 47
CHƢƠNG 3 ....................................................................................................................... 50
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................................... 50
3.1. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn để định lƣợng các kim loại ................................ 50
3.1.1. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Zn theo phƣơng pháp F-AAS .......... 50
3.1.2. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Pb, Cd theo phƣơng pháp GF-AAS. 51
3.1.3. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Hg theo phƣơng pháp CV-AAS ...... 53
3.1.4. So sánh phƣơng pháp đƣờng chuẩn và phƣơng pháp thêm chuẩn khi định lƣợng các
kim loại .............................................................................................................................. 54
3.2. Độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích ....................................................................... 57
3.2.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng .............................................................. 57
3.2.2. Độ lặp lại và độ đúng ............................................................................................... 59
3.3. Hàm lƣợng các kim loại trong động vật Hàu ............................................................. 61
3.4. Đánh giá mức ô nhiễm các kim loại nặng trong Hàu ................................................. 62
3.4.1. Mức ô nhiễm Zn trong Hàu ..................................................................................... 62
3.4.2. Mức ô nhiễm Pb trong Hàu ..................................................................................... 62
3.4.3. Mức ô nhiễm Cd trong Hàu ..................................................................................... 63
3.4.4. Mức ô nhiễm Hg trong Hàu ..................................................................................... 63
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 66
5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

AOAC

Tên tiếng Anh
Association of Official
Analytical Chemists

Tên tiếng Việt
Hiệp hội các nhà hoá học phân
tích chính thức
Phƣơng pháp Von-Ampe hòa
tan anot
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng
Bộ Y tế
Phƣơng pháp Von-Ampe hòa
tan anot xung vi phân
Động vật hai mảnh vỏ
Phƣơng pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
Tổ chức nông lƣơng thế giới

ASV
BTNMT
BYT
DP-ASV
ĐVHMV
F-AAS
FAO

Food and Agriculture
Organization

Phƣơng pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử không ngọn lửa
Điện cực giọt thủy ngân treo

GF-AAS
HMDE
KCN
KLĐ
KLN

Khu công nghiệp
Kim loại độc
Kim loại nặng

LOD

Giới hạn phát hiện
Ngƣỡng có thể gây tác động
Quy chuẩn Việt Nam
Điện cực so sánh
Phƣơng pháp Von-Ampe hòa
tan anot sóng vuông
Tiêu chuẩn cho phép
Tiêu chuẩn Việt Nam
Ngƣỡng hiếm khi gây tác
động
Tổ chức Y tế Thế giới

PEL

Probable effect levels
QCVN
RE
Reference Electrode
SQW-ASV
TCCP
TCVN
TEL

Threshold effect levels

WHO

World Health Organization
6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định Zn, Cd, Pb và Hg [20] ...... 26
Bảng 1.2. Xác định Zn, Cd, Pb và Hg theo phƣơng pháp AAS [20] ................................ 27
Bảng 2.1. Thông tin về vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu ....................................................... 41
Bảng 2.2. Các điều kiện đo Zn bằng phƣơng pháp F-AAS ............................................... 45
Bảng 2.3. Các điều kiện đo Pb và Cd bằng phƣơng pháp GF-AAS................................. 45
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A và nồng độ PbII, CdII (*) ................................. 51
Bảng 3.3. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A và nồng độ HgII ............................................. 53
Bảng 3.4. Độ hấp thụ quang (A) của các mẫu đã thêm chuẩn MeII (*) .............................. 55
Bảng 3.5. Kết quả so sánh phƣơng pháp đƣờng chuẩn và thêm chuẩn khi định lƣợng các
Me ...................................................................................................................................... 56
Bảng 3.7. Kết quả kiểm tra độ lặp lại khi phân tích mẫu H-DEGI 1 ................................ 59
Bảng 3.8. Kết quả xác định độ đúng của phƣơng pháp phân tích (*) ................................. 60

Bảng 3.9. Hàm lƣợng Me (Hg, Zn, Pb, Cd) trong các mẫu Hàu ....................................... 61
(mg/kg khối lƣợng tƣơi) (*)................................................................................................. 61

7


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Bản đồ vị trí lấy mẫu đầm Đề gi........................................................................ 42
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình phân hủy mẫu........................................................................... 44
Hình 2.3. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ............................................ 48
Hình 2.4. Hệ thống bộ hóa hơi .......................................................................................... 48
Hình 3.2. Đƣờng chuẩn xác định Pb bằng phƣơng pháp GF-AAS ................................... 52
Hình 3.3. Đƣờng chuẩn xác định Cd bằng phƣơng pháp GF-AAS ................................... 52
Hình 3.4. Đƣờng chuẩn xác định Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS .................................. 54

8


MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hàu là một loại động vật thân mềm hai mảnh vỏ có giá trị về nhiều mặt.
Ngoài việc giảm hiện tƣợng phì dƣỡng trong nƣớc, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi
trƣờng, xử lí nƣớc thải trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản, cân bằng hệ sinh
thái, Hàu còn có giá trị trong dinh dƣỡng và trong y học. Hàu đặc biệt tốt cho sức
khỏe vì chứa nhiều vi chất cần thiết cho cơ thể nhƣ photpho, sắt, đồng, selen, kẽm
giúp tăng khả năng miễn dịch, cải thiện rí nhớ, chống lão hóa, giúp cơ thể chống
lại trạng thái mệt mỏi, điều hòa hoạt động các tuyến nội tiết, kích thích sự phục hồi
các vết thƣơng. Giống nhƣ nhiều hải sản khác, Hàu chứa ít calo, tốt cho ngƣời ăn
kiêng. Ở Việt Nam, Hàu là một món ăn khá phổ biến đặc biệt là ở các tỉnh duyên

hải miền Trung và Nam Bộ.
Tuy nhiên, Hàu thiên nhiên ở Việt Nam hiện nay nhiễm một số kim loại
nặng có hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣ Hg, Cd, Pb, As, Ni, Cr thƣờng tồn tại ở
mức vết và siêu vết trong các mẫu môi trƣờng (nƣớc, trầm tích, sinh vật) và nếu đi
vào cơ thể ngƣời (theo chuỗi thức ăn), chúng có thể gây ngộ độc cấp tính hoặc mãn
tính đối với sức khỏe ngƣời và các loài sinh vật.
Để phân tích lƣợng vết các kim loại nặng trong các mẫu môi trƣờng, ngƣời
ta sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ các phƣơng pháp quang phổ nguyên
tử (quang phổ hấp thụ nguyên tử/AAS, quang phổ phát xạ nguyên tử plasma/ICPAES, quang phổ plasma – khối phổ/ICP-MS...), các phƣơng pháp phân tích vonampe hòa tan (von-ampe hòa tan anot/ASV, von-ampe hòa tan hấp phụ/AdSV)...
Trong đó, phƣơng pháp đƣợc áp dụng phổ biến hơn cả là phƣơng pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử (AAS). Trong nhiều trƣờng hợp, khi kim loại nặng tồn tại ở mức
vết và siêu vết nhƣ Hg, Cd, bắt buộc phải trải qua giai đoạn làm giàu mẫu trƣớc khi
phân tích bằng phƣơng pháp AAS.
Hiện nay, việc quan trắc và đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong môi
trƣờng nƣớc là một trong những nhiệm vụ quan trọng, nhƣng nó đòi hỏi nhiều thời
9


gian, kinh phí và sức lực. Do các kim loại nặng có xu thế tích lũy sinh học và
khuyếch đại sinh học (theo chuỗi thức ăn) trong các loài động vật thân mềm hai
mảnh vỏ (gọi tắt là động vật hai mảnh vỏ - bivalvia), nên việc sử dụng chúng làm
chỉ thị sinh học để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng bao quanh
(nƣớc, trầm tích) đã đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới nhƣ tại Châu Âu, Canada,
Hoa Kỳ, Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc…).
Bình Định là tỉnh duyên hải Nam Trung bộ có 134 km bờ biển và đầm Đề gi
diện tích hơn 1.600 ha (ở xã Cát Khánh, huyện Phù Cát). Nguồn lợi thủy sản vùng
ven biển và đầm Đề gi rất đa dạng và phong phú, góp phần ổn định sinh kế và cung
cấp thực phẩm cho cộng đồng trong vùng. Môi trƣờng nƣớc lợ ở đầm Đề gi tạo
điều kiện thuận lợi cho sự phân bố và phát triển đa dạng các sinh vật thủy sinh,
trong đó có nhiều loài động vật hai mảnh vỏ nhƣ hàu, sò huyết, sò lụa, ngao dầu...

Song, đầm Đề gi cũng là nơi tiếp nhận các chất ô nhiễm (trong đó có cả các kim
loại nặng) phát thải từ các hoạt động tự nhiên (xói lở và rửa trôi, phát thải từ trầm
tích...) và hoạt động nhân tạo trong vùng nhƣ: các hoạt động sản xuất, công nghiệp,
nông nghiệp, du lịch, phát triển đô thị và nông thôn...
Vấn đề đặt ra là mức tích lũy các kim loại nặng trong động vật hai mảnh vỏ
ở đầm Đề gi nói riêng và trong động vật hai mảnh vỏ đang tiêu thụ ở Bình Định
nói chung đã ở mức đáng lo ngại chƣa? Đặc biệt là Hàu – loài động vật hai mảnh
vỏ đƣợc ngƣời Bình Định nói riêng và ngƣời Việt Nam nói chung hiện nay đang sử
dụng nhiều và rộng rãi. Trong nhiều năm qua, sự quan tâm nghiên cứu về vấn đề
này còn rất hạn chế.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Xác định hàm lượng một số kim
loại nặng Zn, Cd, Hg, Pb trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ - con Hàu ở
đầm Đề gi – huyện Phù Cát - tỉnh Bình Định” đƣợc thực hiện nhằm mục đích :
- Xác định đƣợc mức tích lũy một số kim loại nặng thƣờng gặp (Zn, Cd, Hg,
Pb) trong động vật hai mảnh vỏ ở khu vực đầm Đề gi.

10


- Góp phần cung cấp thông tin về rủi ro sức khỏe đối với ngƣời tiêu thụ động
vật hai mảnh vỏ khai thác từ đầm Đề gi và các vùng lân cận.

II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Kiểm soát chất lƣợng (QC) phƣơng pháp phân tích: xác định độ lặp lại, độ nhạy, giới
hạn phát hiện, khoảng tuyến tính, độ đúng, mẫu trắng. Độ lặp lại và độ đúng đƣợc kiểm
tra trên mẫu thực tế.
2. Lấy mẫu và phân tích hàm lƣợng (Zn, Cd, Hg, Pb) trong con Hàu khai thác ở khu vực
đầm Đề gi và các vùng cận.
3. Xác định mức tích lũy các kim loại nặng (Zn, Cd, Hg, Pb) trong con Hàu; đánh giá
biến động hàm lƣợng các kim loại nặng theo không gian (các điểm lấy mẫu) và thời gian

(các đợt lấy mẫu).
4. Đánh giá rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm kim loại nặng đối với ngƣời tiêu thụ động vật
hai mảnh vỏ ở Bình Định thông qua liều tiếp nhận hàng ngày (TDI – Tolerable Daily
Intake).

III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1) Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) đƣợc áp dụng để xác
định 4 kim loại (Zn, Cd, Hg, Pb) và định lƣợng bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn.
2) Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp (hay kiểm soát chất lƣợng phƣơng
pháp) AAS xác định 4 kim loại nặng thông qua:
- Độ đúng và độ lặp lại;
- Khoảng tuyến tính;
- Độ nhạy;
- Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng.
IV. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn bao gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về lý thuyết

11


Giới thiệu về các kim loại nặng Zn, Cd, Hg, Pb. Tình hình nghiên cứu về các
kim loại nặng trong các loài hai mảnh vỏ trên thế giới và Việt Nam;
Giới thiệu các phƣơng pháp phân tích lƣợng vết Zn, Cd, Hg, Pb và các
nguyên lý, các đại lƣợng đặc trƣng của phƣơng pháp đó; Giới thiệu về đầm Đề gi
và đối tƣợng nghiên cứu.
Chƣơng 2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Nội dung nghiên cứu
1) Xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng 4 kim loại khi phân tích theo
phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và so sánh với phép định lƣợng

bằng phƣơng pháp thêm chuẩn (để kiểm tra ảnh hƣởng của pha nền mẫu hay môi
trƣờng mẫu/matrix đến kết quả phân tích).
2) Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp AAS xác định 4 kim loại Zn, Cd,
Hg, Pb thông qua:
- Độ đúng và độ lặp lại;
- Khoảng tuyến tính;
- Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng.
3) Lấy mẫu và phân tích hàm lƣợng Zn, Cd, Hg, Pb trong con Hàu khai thác
ở khu vực đầm Đề gi – Phù Cát – tỉnh Bình Định.
4) Đánh giá biến động hàm lƣợng các kim loại nặng theo không gian (các điểm lấy
mẫu) và thời gian (các đợt lấy mẫu); đánh giá mức tích lũy các kim loại nặng trong Hàu
qua so sánh với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tiêu chuẩn Quốc tế về giới hạn ô
nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm.

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài Hàu ở đầm Đề gi thuộc xã Cát Khánh - huyện
Phù Cát – tỉnh Bình Định.
2.2.2. Chuẩn bị mẫu cho phân tích
i) Thời gian lấy mẫu;
12


ii) Thông tin mẫu;
iii) Quy cách lấy và bảo quản mẫu;
iv) Phân hủy mẫu.

2.2.3. Phương pháp phân tích định lượng
Phân tích Zn bằng phƣơng pháp (F-AAS) và phân tích Pb, Cd bằng phƣơng
pháp (GF-AAS) và phân tích Hg bằng bộ hóa hơi (CV-AAS) trên hệ thống thiết bị

quang phổ hấp thụ nguyên tử với các điều kiện thí nghiệm thích hợp. Định lƣợng
kim loại trong mẫu phân tích bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn và thêm chuẩn.
2.2.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích
- Khoảng tuyến tính giữa độ hấp thụ quang A và nồng độ kim loại đƣợc xác
định dựa vào hệ số tƣơng quan R;
- Xác định LOD theo quy tắc 3 và áp dụng hồi quy tuyến;
- Giới hạn định lƣợng (LOQ) đƣợc tính từ LOD;
- Độ lặp lại đƣợc đánh giá qua độ lệch chuẩn tƣơng đối (RSD) khi phân tích
mẫu thực tế và so sánh với độ lệch chuẩn tƣơng đối tính theo phƣơng trình Horwitz
(RSDH);
- Độ đúng đƣợc đánh giá qua độ thu hồi khi phân tích mẫu thêm chuẩn và độ
thu hồi;
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu
- Xử lý số liệu bằng phƣơng pháp thống kê;
- Áp dụng phần mềm excel 2007 để xử lý các số liệu thí nghiệm.

Chƣơng 3. Kết quả và thảo luận
Trình bày kết quả và thảo luận những vấn đề sau:
- Khảo sát các khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn để định lƣợng các kim loại
Zn, Cd, Hg, Pb;
- Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích qua giới hạn phát hiện và
giới hạn định lƣợng, độ lặp lại và độ đúng;
- Đánh giá mức ô nhiễm các kim loại nặng trong động vật Hàu.
13


V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
5.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài sẽ cung cấp thông tin về hàm lƣợng các kim loại nặng tích lũy trong

động vật Hàu ở đầm Đề gi thuộc xã Cát Khánh huyện Phù Cát – tỉnh Bình Định
nhằm góp phần thiết lập cơ sở dữ liệu môi trƣờng ở địa phƣơng và qua đó khẳng
định về khả năng sử dụng động vật Hàu làm chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm các
kim loại nặng trong môi trƣờng đầm Đề gi.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Hàm lƣợng (hay mức tích lũy) các kim loại nặng trong động vật Hàu ở đầm
Đề gi là thông tin cần thiết cho các nghiên cứu tiếp theo để đánh giá rủi ro sức
khỏe đối với ngƣời tiêu thụ và đề xuất các giải pháp kiểm soát ô nhiễm các kim
loại nặng trong môi trƣờng đầm Đề gi, góp phần bảo vệ môi trƣờng và sức khỏe
cộng đồng địa phƣơng.

14


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về các kim loại nặng
1.1.1. Khái niệm

Có nhiều quan điểm nói về kim loại nặng. Theo Bennet và Lewis, kim loại
nặng là những kim loại có khối lƣợng nguyên tử lớn hơn natri (tức lớn hơn 23), do
đó magie sẽ là nguyên tố bắt đầu. Trong khi Rander lại chọn các kim loại có khối
lƣợng nguyên tử lớn hơn 40. Tuy nhiên, quan điểm này sau đó vấp phải phản ứng
nặng về vì ngƣời ta cho rằng magie không quá độc để đƣợc xếp là một kim loại
nặng [32].
Một số quan điểm khác định nghĩa kim loại nặng là dựa trên mật độ nguyên
tố. Theo quan điểm này, trƣớc năm 1936 ngƣời ta thƣờng sử dụng định nghĩa của
Bjerrum. Bjerrum đã định nghĩa kim loại nặng là những kim loại có mật độ nguyên
tố lớn hơn 7 g/cm3. Trong những năm sau đó định nghĩa này đã đƣợc sửa đối bởi

nhiều tác giả khác nhau. Đến năm 1987, Grant và Hackh đã biên soạn một số từ
điển hóa học, trong đó đã xác định KLN là những kim loại có mật độ nguyên tử
lớn hơn 4 g/cm3. Sau đó đến năm 1989, 1991, 1992 Parker, Lozet, Mathieu và
Morris cùng chọn một mật độ xác định là lớn hơn 5 g/cm3. Cho đến nay quan điểm
này vẫn đang đƣợc nhiều ngƣời chấp nhận và sử dụng [32].
Kim loại nặng đƣợc chia ra thành: Các kim loại độc (Hg, Cd, As, Cr, Ni, Pb,
Cu, Zn, Ba), các kim loại quý (Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th,
Ra…) và các kim loại khác (Al, Fe, Mn...). Trong số các kim loại độc, có nhiều
kim loại có thể tham gia vào quá trình sinh hóa trong cơ thể, tính lũy sinh học và
gây độc cho cơ thể ngƣời và sinh vật. Các kim loại độc gây lo lắng về môi trƣờng
và sức khỏe gồm Hg, Cd, As, Cr, Ni, Pb, Cu và Zn, trong đó, các kim loại độc Cu,
Zn, Pb và Cd thƣờng đi kèm nhau trong môi trƣờng (không khí, nƣớc, đất, trầm
tích, sinh vật) [7].

15


Các kim loại độc (KLĐ) xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức
ăn, nƣớc uống, hấp thụ qua da và đƣợc tích tụ trong các mô, theo thời gian sẽ đạt
tới hàm lƣợng gây độc. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng KLĐ có thể gây rối loạn
hành vi của con ngƣời do tác động trực tiếp đến chức năng tƣ duy và thần kinh;
Gây độc cho các bộ phân nhƣ gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh
sản, hệ thần kinh, gây rối loại chức năng sinh hóa trong cơ thể và do đó, có thể làm
tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các KLN còn làm tăng độ axit trong
máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xƣơng để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh
loãng xƣơng... [9].
1.1.1. Giới thiệu về kẽm
1.1.1.1. Nguồn phát sinh kẽm trong môi trường

Hàm lƣợng Zn trung bình trong đất và đá thông thƣờng gia tăng theo thứ tự:

cát (10-30 mg.kg-1), đá granic (50 mg.kg-1), sét (95 mg.kg-1), và bazan (100
mg.kg-1) [22]. Theo Murray (1994) hàm lƣợng Zn hiện diện tự nhiên trong đất là
17 - 125 ppm. Cháy rừng phóng thích một lƣợng lớn Zn vào không khí. Khoảng
7600 tấn Zn mỗi năm ở mức độ toàn cầu phóng thích vào không khí do cháy rừng.
Sự phong hoá địa chất là một trong những nguyên nhân phóng thích Zn vào môi
trƣờng [40].
Nguồn do hoạt động của con ngƣời:
- Khai thác quặng mỏ, luyện kim, mỗi năm trên thế giới có khoảng 1 - 3 triệu
tấn Zn từ các hoạt động này đi vào môi trƣờng đất.
- Sử dụng phân bón hoá học cũng là một trong những nguyên nhân làm gia tăng
hàm lƣợng Zn trong môi trƣờng [27]. Lƣợng Zn đi vào môi trƣờng đất hàng năm từ
việc sử dụng phân bón trên thế giới khoảng 260 - 1100 tấn.
- Ngoài ra nguồn đáng kể Zn đi vào môi trƣờng đất hàng năm trên thế giới khoảng
640 – 1914.103 tấn từ những chất thải có chứa Zn nhƣ chất thải động vật, chất thải
nông nghiệp, phân bón, bùn thải cống rãnh, bụi than, nông dƣợc [51].
1.1.1.2. Độc tính của kẽm
16


Hấp thụ nhiều Zn có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp thu
đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng. Hấp thụ Zn trong khẩu phần
ăn hàng ngày > 1000 mg gây nôn, sốt, tổn hại thận và lách, từ 200-500 mg/ngày gây xáo
trộn dạ dày, buồn nôn, hoa mắt. Hấp thụ Zn > 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng [30].
1.1.2. Giới thiệu về cadimi
1.1.2.1. Nguồn phát sinh cadimi trong môi trường

Cd hiện diện khắp nơi trong lớp vỏ của trái đất với hàm lƣợng trung bình
khoảng 0,1 mg.kg-1. Tuy nhiên hàm lƣợng cao hơn có thể tìm thấy trong các loại
đá trầm tích nhƣ đá trầm tích phosphate biển thƣờng chứa khoảng 15 mg.kg -1.
Hàng năm, sông ngòi vận chuyển một lƣợng lớn Cd (khoảng 15.000 tấn) đổ vào

các đại dƣơng [49]. Hàm lƣợng Cd đã đƣợc báo cáo có thể lên đến 5 mg.kg-1 trong
các trầm tích sông và hồ, từ 0,03 đến 1 mg.kg -1 trong các trầm tích biển. Hàm
lƣợng Cd trung bình trong đất ở những vùng không có sự hoạt động của núi lửa biến
động từ 0,01 đến 1 mg.kg-1, ở những vùng có sự hoạt động của núi lửa hàm lƣợng
này có thể lên đến 4,5 mg.kg-1 [50]. Tuy nhiên theo Murray (1994) hàm lƣợng Cd
trong đất hiện diện trung bình 0,06 - 1,1 ppm [40].
Nguồn phát thải Cd do hoạt động của con ngƣời:
- Các ứng dụng chủ yếu của Cd trong trong công nghiệp nhƣ: lớp mạ bảo vệ
thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong plastic và thủy tinh, và trong hợp
phần của nhiều hợp kim là một trong những nguyên nhân phóng thích Cd vào môi
trƣờng.
- Hàm lƣợng của Cd trong phân lân biến động khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc
của đá phosphate. Phân lân có nguồn gốc từ đá phốt phát Bắc Carolina chứa Cd 0,054
g.kg-1, phân lân có nguồn gốc từ đá Sechura chứa hàm lƣợng Cd 0,012 g.kg-1, trong khi
đó phân lân có nguồn gốc từ đá phosphate Gafsa chứa 0,07 g.kg-1 [23].
1.1.2.2. Độc tính của cadimi

Nhiễm độc Cd cấp tính gây buồn nôn, đau bụng, qua đƣờng hô hấp có thể dẫn
17


đến phù phổi. Nhiễm độc mãn tính gây tổn hại đến thận và xƣơng ở liều lƣợng cao.
Nghiên cứu 1021 ngƣời đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc Cd ở Thụy Điển cho thấy
nhiễm độc kim loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xƣơng ở độ tuổi
trên 50 [45]. Bệnh itai-itai là bệnh do sự ngộ độc Cd trầm trọng. Tất cả những bệnh
nhân với bệnh này điều bị tổn hại thận, xƣơng đau nhức trở nên giòn và dễ gãy [41].
1.1.3. Giới thiệu về thủy ngân
1.1.3.1. Nguồn phát sinh thủy ngân trong môi trường
Trong thiên nhiên không có nhiều thủy ngân, đôi khi bắt gặp nó ở dạng tự sinh
dƣới dạng những giọt nhỏ li ti. Khoáng vật chủ yếu của thủy ngân là thần sa (HgS).

Trong tự nhiên có tới 99,98% thủy ngân tồn tại ở dạng phân tán, chỉ có 0,02% thủy ngân
tồn tại dƣới dạng khoáng vật. Tổng trữ lƣợng thủy ngân trong vỏ Trái đất là 1,6.1012 tấn.
Khoáng sét hấp thụ nhiều thủy ngân, nên hàm lƣợng thủy ngân trong đá trầm tích sét khá
cao (9.10 – 5%), nhƣng trầm tích bùn biển lại nghèo thủy ngân, hàm lƣợng thủy ngân
trong nƣớc bề mặt khoảng 1.10 – 7%.

Nguồn phát thải Hg do hoạt động của con ngƣời:
Do quá trình đốt hay chôn lấp rác thải đô thị, các thí nghiệm trong phòng thí
nghiệm có liên quan đến thủy ngân và lƣu huỳnh, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt các loài động
vật gặm nhấm..., trong quá trình bảo quản vacxi, thiết bị y tế. Trong nƣớc thải sinh hoạt
đôi khi chứa hàm lƣợng thủy ngân lớn hơn 10 lần so với thủy ngân trong tự nhiên, thủy
ngân đƣợc hấp thụ vào các chất cặn lắng của nƣớc và suối trở thành nguồn thủy ngân gây
ô nhiễm thƣờng xuyên cùng với nguồn chính.
1.1.3.2. Độc tính của thủy ngân
Thủy ngân ở trạng thái lỏng tƣơng đối trơ và độc tính thấp. Nhƣng hơi thủy ngân
thì rất độc, do thủy ngân ở dạng hơi dễ dàng bị hấp thu ở phổi rồi vào máu và não trong
quá trình hô hấp dẫn đến hủy hoại hệ thần kinh trung ƣơng.
Khi thủy ngân liên kết với màng tế bào sẽ ngăn cản quá trình vận chuyển đƣờng
qua màng làm suy giảm năng lƣợng của tế bào, gây rối loạn việc truyền các xung thần
kinh.

18


Metyl thủy ngân CH3Hg+ có độc tính cao nhất. Khi ngƣời mẹ bị nhiễm chất này
thì đứa bé sinh ra thƣờng chịu những tổn thƣơng không thể hồi phục đƣợc về hệ thần
kinh trung ƣơng, gây bệnh tâm thần phân liệt, co giật, trí tuệ kém phát triển.
1.1.4. Giới thiệu về chì
1.1.4.1. Nguồn phát sinh chì trong môi trường

Hàm lƣợng Pb trung bình trong thạch quyển ƣớc khoảng 1,6.10-3% trọng
lƣợng, trong khi đó trong đất trung bình là 10-3% và khoảng biến động thông
thƣờng là từ 0,2.10-3 đến 20.10-3% (Voitkevits et al., 1985). Pb hiện diện tự nhiên
trong đất với hàm lƣợng trung bình 10-84 ppm (Murray, 1994) [40].
Nguồn phát thải Pb do hoạt động của con ngƣời:
- Pb đƣợc sử dụng trong pin, trong bình ăcqui, trong một số dụng cụ dẫn điện.
Một số hợp chất Pb đƣợc thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm nhƣ chất tạo màu,
chất ổn định, chất kết gắn.
- Các sản phẩm thải từ ứng dụng của Pb nếu không đƣợc tái chế hợp lý thải vào môi
trƣờng làm gia tăng lƣợng kim loại độc hại này trong môi trƣờng. Ngoài ra một số hợp
chất hữu cơ nhƣ tetraetyl hoặc tetrametyl đƣợc thêm vào trong xăng đặc biệt ở những quốc
gia đang phát triển.
1.1.4.2. Độc tính của chì

Trong cơ thể ngƣời, Pb trong máu liên kết với hồng cầu, và tích tụ trong
xƣơng. Khả năng loại bỏ Pb ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua nƣớc tiểu. Chu kì
bán rã của Pb trong máu khoảng một tháng, trong xƣơng từ 20 - 30 năm [34]. Các
hợp chất hữu cơ rất bền vững, nên độc hại đối với con ngƣời, có thể dẫn đến chết
ngƣời [42].
Những biểu hiện của ngộ độc cấp tính nhƣ nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị kích thích,
và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh. Con ngƣời bị nhiễm độc lâu dài
đối với Pb có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả năng hiểu, giảm chỉ số IQ, xáo trộn khả năng
tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến bệnh thiếu máu [34]. Pb cũng đƣợc biết là tác nhân
gây ung thƣ phổi, dạ dày và u thần kinh đệm [44]. Nhiễm độc Pb có thể gây tác hại đối
với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy thoái nòi giống [25].
19


1.2. Tình hình nghiên cứu về các kim loại nặng trong các loài hai mảnh vỏ trên thế
giới và Việt Nam

1.2.1. Đặc điểm chung của các loài động vật hai mảnh vỏ

Động vật hai mảnh vỏ (ĐVHMV) thuộc lớp động vật không xƣơng sống
thuộc ngành Thân mềm (Mollusca), có vỏ cứng gồm hai mảnh đối xứng trái phải
và có mang tấm, mặt trong có lớp xà cừ màu trắng, xanh, hồng thƣờng ánh ngũ sắc
bao bọc cơ thể mềm bên trong. ĐVHMV sống vùi trong bùn cát ở đáy nƣớc, chỉ để
lộ hai xi phông ở cuối cơ thể, khi bò chân thò ra có dạng hình rìu (do đó còn có tên
gọi là Mang tấm Lamellibranchia hay lớp Chân rìu Pele). Hiện đã biết khoảng
8.100 loài đang sống và 12.000 loài hóa thạch; Phần lớn sống ở biển, số loài sống ở
nƣớc ngọt chiếm tỉ lệ 12 – 16%. Trong thủy vực nƣớc ngọt Việt Nam, thƣờng gặp
các đại diện thuộc các bộ Schizodotana và Heterodonta. Ở Việt Nam, gặp khoảng
200 loài, trong đó nhiều loài có giá trị kinh tế cao nhƣ trai sông, trai cánh, trai điệp,
trai có, trùng trục, tu hài. Vỏ của ĐVHMV thƣờng đƣợc dùng làm đồ mỹ nghệ, thịt
của chúng là nguồn thực phẩm đƣợc nhiều ngƣời ƣa chuộng và một số loài cho
ngọc nhƣ trai ngọc đang đƣợc gây nuôi ở nhiều nơi trên thế giới và ở nƣớc ta.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về các kim loại nặng trong động vật Hàu trên thế giới.

Trên thế giới, việc sử dụng Hàu để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng nói
chung và kim loại độc nói riêng đã đƣợc đề cập rất nhiều, do chúng đã đƣợc định
loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thƣớc vừa phải, số lƣợng nhiều, dễ tích tụ chất
ô nhiễm, có thời gian sống dài và có đời sống tĩnh tại. Nhiều nghiên cứu nhằm mục
đích thiết lập đƣợc một tiêu chuẩn quốc tế về lấy mẫu và phân tích hàm lƣợng các
KLĐ trong Hàu và thiết lập mức tối đa cho phép của các kim loại độc trong Hàu.
Nhiều nghiên cứu lại tập trung vào xác định khả năng tích lũy các KLĐ trong từng
loài Hàu và cho thấy ở các loài khác nhau có khả năng tích lũy KLĐ khác nhau.
Các loài sò, vẹm, trai... đƣợc sử dụng rộng rãi để chỉ thị cho mức ô nhiễm kim loại
nặng (Phillip, 1994). Năm 1999, Munir Ziya Lugal Goksu đã nghiên cứu về sự tích
lũy Cd, Fe, Zn, Cu trong hai loài Trai (Pinctaza Radiate) và Vẹm (Brachidontes
20

Phaaraonis) tại vịnh Akkuyu Thổ Nhĩ Kỳ [26]… Trong một nghiên cứu của
Megan E. Brown và các cộng sự năm 2005 tại Khoa Sinh học, Đại học Công nghệ
Virginia, Mỹ, các tác giả đã sử dụng loài trai nƣớc ngọt để đánh giá ô nhiễm Hg tại
sông Fork, phía Bắc Holston bằng cách phân tích hàm lƣợng Hg tích lũy trong cơ
thể của loài trai đƣợc thu thập từ nhiều khu vực khác nhau trên sông Fork [36].
M.J. Bebianno, M.A. Serafim và D.Simes ở Đại học Algarve, Bồ Đào Nha
đã tiến hành nghiên cứu về loài Nghêu Ruditapes, một loài sống rộng rãi trong
vùng biển Địa Trung Hải và có giá trị cao về kinh tế, cho thấy loài nghêu
Ruditapes có khả năng tích lũy Cd khá cao trong cơ thể và đã đề xuất sử dụng loài
này làm sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm Cd [31].
Nghiên cứu của Anodonta woodian và Dreissena polymorpha để xác định
nồng độ kim loại Mn, Fe, Cr, Zn, Pb, C trong ĐVHMV tại kênh xả nhà máy
Patnów và Konin, tác giả Elzbieta Królak đã chỉ ra rằng chúng có khả năng tích lũy
Cr, Zn, Pb cao và với những con có tuổi thọ cao thƣờng có sự tích lũy cao hơn
[24].
Sari Airas từ Viện Thủy sản và sinh vật biển đại học Bergen Nauy nghiên
cứu đế tài phân tích Cu, Zn, Ag, As, Hg, Cd trong loài vẹm xanh Mytilus edulis và
nhận thấy rằng loài này có sự tích lũy kim loại nặng trong mô cơ thể với hàm
lƣợng tích lũy Cu: 1,2 – 4,2 mg/kg, Zn: 23 – 51 mg/kg và Pb: 1,0 – 1,7 mg/kg
trọng lƣợng tƣơi [43]. Jon Böhlmark (2003) sử dụng loài Ngao dầu Meretrix
meretrix L. để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng tại vịnh Maputo – Thụy Điển [33].
1.2.3. Tình hình nghiên cứu về các kim loại nặng trong các loài ĐVHMV ở Việt Nam

Những nghiên cứu về sự tích lũy các kim loại nặng trong sinh vật nói chung
và trong ĐVHMV nói riêng ở nƣớc ta còn hạn chế. Một vài nghiên cứu về hàm
lƣợng các kim loại nặng trong một số thực vật nhƣ rau Muống (Ipomea aquatic),
bèo Tây (Eichhornia crassipes), cây Ngổ nƣớc (Limnophylla heterophylla), cây Ổi
Thơm (Lantama camara), cỏ Hƣơng bài (Vetiveria zizanioides)… đã đƣợc thực
hiện [1]. Hàm lƣợng các kim loại nặng trong một số loài động vật nhƣ: Giun đất,

21


Sò, Nghêu, Vẹm, Ốc hƣơng, Hải sâm,… đã đƣợc sử dụng để đánh giá mức ô
nhiễm các kim loại nặng trong môi trƣờng đất và nƣớc bao quanh [4].
Ngô Văn Tứ và Nguyễn Kim Quốc Việt (2009), đã nghiên cứu về hàm
lƣợng Pb, Cd, Zn trong Vẹm xanh (Perna viridis) ở đầm Lăng Cô – Thừa Thiên
Huế. Kết quả cho thấy, hàm lƣợng trung bình của Pb, Cd và Zn (mg/kg tƣơi) trong
Vẹm xanh tƣơng ứng là 0,22 ± 0,19 đến 0,67 ± 0,52; 0,06 ± 0,04 đến 0,14 ± 0,10
và 22,9 ± 10,6 đến 33,2 ± 16,9 và các hàm lƣợng đó của Pb và Cd đều thấp hơn
mức cho phép theo quy định của Châu Âu, Australia – New Zealand và tiêu chuẩn
Việt Nam [19].
Nghiên cứu về hàm lƣợng các kim loại nặng ở vùng cửa sông và ven bờ biển
của Việt Nam, Lƣu Đức Hải và Nguyễn Chu Hồi cho rằng, hàm lƣợng kim loại
nặng trong trầm tích đang ở mức ngƣỡng ô nhiễm và đã có sự tích lũy kim loại
nặng trong các sản phẩm thủy sản đánh bắt và nuôi trồng trong các vùng đó; Nồng
độ kim loại nặng trong ĐVHMV vùng cửa sông và biển ven bờ đang ở mức độ
cao, các kim loại nhƣ Cu, Pb đã vƣợt giới hạn cho phép trong thực phẩm. Bên cạnh
đó, sự xuất hiện các biểu hiện bệnh lý đối với sức khỏe của ngƣời dân sống trong
vùng có nồng độ kim loại nặng cao với các triệu chứng nhƣ nhiễm độc Pb, bệnh
thần kinh…[10].
Năm 2006, Đặng Thúy Bình, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thị Thu Nga,
Trƣờng Đại học Nha Trang đã nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng trong Ốc
Hƣơng và một số đối tƣợng thủy sản (Vẹm, Hải Sâm, Rong) và cho rằng, có sự
tích lũy kim loại nặng theo thời gian trong các đối tƣợng thủy sản nghiên cứu
[4].
Nghiên cứu về hàm lƣợng kim loại nặng trong Nghêu Lụa (Paphia
undulata) ở vùng ven biển Bình Thuận năm 2005, Lê Thị Vinh cho rằng, hàm
lƣợng các kim loại nặng Cu, Cr, Pb, Zn, Cd, As, Hg trong Nghêu Lụa không vƣợt
quá giới hạn cho phép về vệ sinh an toàn thực phẩm của một số nƣớc nhƣ

Australia, Canada, Malaysia, Hồng Kông, Nhật Bản, Anh... [14]
22


Nói chung, tuy đã có một số nghiên cứu sử dụng ĐVHMV làm chỉ thị sinh
học cho sự ô nhiễm các kim loại nặng trong môi trƣờng ở nƣớc ta, nhƣng đa số các
nghiên cứu chỉ tập trung vào đánh giá hàm lƣợng các kim loại nặng tích lũy trong
ĐVHMV, còn thiếu các nghiên cứu về cơ chế tích lũy, rủi ro sức khỏe đối với
ngƣời tiêu thụ…
1.3. Các phƣơng pháp phân tích lƣợng vết Zn, Cd, Hg, Pb

Các kim loại nặng Zn, Cd, Hg và Pb (ký hiệu chung là Me) thƣờng tồn tại
trong môi trƣờng ở lƣợng vết hoặc siêu vết. Vì vậy, để xác định đƣợc chúng, cần
phải có những phƣơng pháp phân tích có độ nhạy cao (hay có giới hạn phát hiện
thấp). Hiện nay, phổ biến là áp dụng hai nhóm phƣơng pháp để phân tích các kim
loại độc: Các phƣơng pháp phân tích quang phổ, chủ yếu là quang phổ hấp thụ
nguyên tử và các phƣơng pháp phân tích điện hóa, chủ yếu là phƣơng pháp VonAmpe hòa tan anot.
1.3.1. Phương pháp Von-Ampe hòa tan anot

Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot (ASV) là một trong những phƣơng
pháp phân tích điện hóa đạt đƣợc giới hạn phát hiện (LOD) rất thấp (cỡ ppb) và do
vậy, rất thích hợp cho phân tích lƣợng vết và siêu vết các Me. Phƣơng pháp ASV
với các loại điện cực làm việc khác nhau đã đƣợc dùng khá phổ biến trên thế giới
để xác định riêng hoặc đồng thời lƣợng vết các Me trong các đối tƣợng sinh hoá,
môi trƣờng, thực phẩm,… Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot xung vi phân
(DP-ASV) với điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE) đã đƣợc thừa nhận là phƣơng
pháp chuẩn để phân tích đồng thời các Me trong các mẫu môi trƣờng, trong đó có
mẫu trầm tích [46].
Dƣới đây, sẽ giới thiệu phƣơng pháp DP-ASV dùng điện cực HMDE.
1.3.1.1. Nguyên tắc của phương pháp Von-Ampe hòa tan anot [47], [48]

Quá trình phân tích theo phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot (ASV) gồm
hai giai đoạn: giai đoạn làm giàu và giai đoạn hòa tan kim loại cần phân tích.
Phƣơng pháp này sử dụng tế bào điện hoá (hay bình điện phân) gồm 3 điện cực:
23


điện cực làm việc (HMDE); điện cực so sánh (RE - Reference Electrode), thƣờng
dùng điện cực bạc - bạc clorua bão hoà (Ag/AgCl/KClbh) và điện cực phụ trợ (CE Counter Electrode hoặc AE - Auxiliary Electrode), thƣờng là điện cực Pt.
- Giai đoạn làm giàu: Kim loại cần phân tích (MeII) trong dung dịch đƣợc làm
giàu bằng cách điện phân để tập trung Me lên bề mặt điện cực HMDE ở một thế và
thời gian xác định. Trong giai đoạn này xảy ra phản ứng điện hoá:
Quá trình catot
 Me/HMDE
Men+ + ne 
Quá trình catot
 Me/HMDE + xL ; L là phối tử tạo phức)
(hoặc MeLx± + ne 

Trong quá trình làm giàu (hay trong quá trình điện phân) dung dịch đƣợc khuấy
trộn đều bằng cách dùng khuấy từ. Cuối giai đoạn này, thế trên điện cực làm việc
vẫn giữ nguyên nhƣng ngừng khuấy dung dịch trong khoảng thời gian 15 - 30 s để
Me phân bố ổn định trên bề mặt điện cực.
- Giai đoạn hòa tan: giai đoạn tiếp theo là hòa tan Me khỏi bề mặt điện cực
HMDE bằng cách quét thế tuyến tính theo chiều anot (quét dƣơng dần) và đồng
thời ghi tín hiệu hòa tan bằng một kỹ thuật Von-Ampe nào đó. Trong giai đoạn
này, thƣờng không khuấy dung dịch. Các kỹ thuật Von-Ampe thƣờng dùng để
ghi tín hiệu hòa tan là: Von-Ampe xung vi phân (DP), Von-Ampe sóng vuông
(SqW),…
Ở giai đoạn này, trong dung dịch xảy ra phản ứng điện hoá:
Quá trình anot

 Men+
Me/HMDE  ne 

Quá trình anot
 MeLx± ; L là phối tử tạo phức)
(hoặc Me/HMDE  ne + xL- 

Đƣờng Von-Ampe hòa tan thu đƣợc có dạng đỉnh (peak). Trong điều kiện thí
nghiệm xác định, thế đỉnh (Ep) đặc trƣng cho bản chất điện hóa của kim loại cần phân
tích và do đó, dựa vào Ep có thể phân tích định tính. Ip tỉ lệ thuận với nồng độ MeII trong
dung dịch phân tích (C) theo phƣơng trình: Ip  kC; trong đó k là hệ số tỉ lệ.

Với nguyên tắc trên, phƣơng pháp ASV có thể xác định đồng thời nhiều ion
kim loại trong cùng một dung dịch phân tích. Trong trƣờng hợp đó, đƣờng Von24


Ampe hòa tan sẽ xuất hiện nhiều đỉnh ở các thế đỉnh khác nhau và độ lớn mỗi đỉnh
tỉ lệ với nồng độ của ion kim loại tƣơng ứng có mặt trong dung dịch phân tích.
Trong phƣơng pháp ASV, để ghi đƣờng Von-Ampe hòa tan, ngƣời ta thƣờng dùng
kỹ thuật Von-Ampe xung vi phân (DP) hoặc Von-Ampe sóng vuông (SQW),... Một cách
tƣơng tự, lúc này phƣơng pháp đƣợc gọi là Von-Ampe hoà tan anot xung vi phân
(Diferential pulse Anodic Stripping Voltammetry: DP-ASV) hoặc Von-Ampe hoà tan
anot sóng vuông (Square-Wave Stripping Voltammetry: SQW-ASV).

Kỹ thuật Von-Ampe xung vi phân (DP) đƣợc dùng phổ biến nhất để ghi
đƣờng Von-Ampe hòa tan [48], [50]. Theo kỹ thuật này, những xung thế có biên
độ nhƣ nhau khoảng từ 10 đến 100 mV và bề rộng xung không đổi khoảng từ 30
đến 100 ms đƣợc đặt chồng lên mỗi bƣớc thế (Hình 1.1).

U

I

tmeas tmeas
tmeas tmeas
1

2

1

2

I = I2 – I1

(I1) (I2)

(I1) (I2)

Ip
Ustep

U.amp
Ustart

l

tpulse

(a)tstep

(b)
Up

t

U

Hình 1.1. Sự biến thiên thế theo thời gian (a) và đƣờng Von-Ampe hoà tan trong
phƣơng pháp DP – ASV (b)
Trong đó,

- Uampl (mV): biên độ xung;

- Ustep (mV): bƣớc thế;

- tpulse (ms): bề rộng xung;

- Ustart (mV): thế đầu;

- tstep (s): thời gian mỗi bƣớc thế;

- Ip (nA): dòng đỉnh hòa tan;

- tmeas (ms): thời gian đo dòng;

- Up (mV): thế đỉnh hòa tan.

Dòng đƣợc đo hai lần: trƣớc khi nạp xung (I1) và trƣớc khi ngắt xung (I2),
25